Защо центровете за обработка на данни променят търсенето на разпределителни трансформатори

Изчисленията, базирани на изкуствен интелект, облачните услуги и хипермасивните центрове за обработка на данни променят начина, по който се планира и строи електрическата инфраструктура. С увеличаването на плътността на сървърите центровете за обработка на данни се преместват от конвенционални търговски натоварвания към големи, непрекъснати потребители на електроенергия, които могат да оказват значително натоварване върху електрическите мрежи, подстанциите и разпределителните системи на сградите.

Тази промяна води до увеличено търсене на разпределителни трансформатори за центрове за обработка на данни които могат да осигуряват надежден капацитет, ефективна работа, подходяща резервност и дългосрочно наблюдение. Изборът на трансформатор вече не е просто въпрос на съответствие между номиналната мощност (в MVA) и текущото електрическо натоварване. Инженерите и собствениците на проекти трябва да вземат предвид растежа на ИТ-натоварването, изискванията за охлаждане, загубите в ИБП, хармониците, архитектурата на резервността, условията за инсталиране, ефективността и бъдещото разширение.

За разработчиците на центрове за обработка на данни трансформаторът също може да стане част от критичния път на проекта. Мощността, конфигурацията, изпитанията, персонализацията, времето за производство и планирането на доставката могат директно да повлияят върху графика за включване в експлоатация и пускане в действие.

Като производител на трансформатори и предварително изработени подстанции, Динсин Електрик предлага персонализирани решения за трансформатори за приложения в енергоснабдяването, промишлеността, търговията, възобновяемите енергийни източници и центровете за обработка на данни.

1. Защо центровете за обработка на данни имат нужда от по-голяма електрическа мощност

Бързото развитие на изкуствения интелект и облачните изчисления е един от основните фактори, които водят до по-високо електрическо търсене в съвременните центрове за обработка на данни.

Традиционните центрове за обработка на данни вече изискват непрекъснато захранване за сървъри, системи за съхранение, мрежови устройства, ИБП, охладително оборудване, осветление, системи за сигурност и сградни услуги. Работните натоварвания, свързани с изкуствения интелект, могат да увеличат плътността на електрическата мощност за отделни стойки със сървъри, което прави както ИТ-натоварването, така и свързаната с него инфраструктура за охлаждане по-изискващи.

Няколко фактора допринасят за растежа на електрическата мощност в центровете за обработка на данни:

Обучение и извеждане на изводи от изкуствен интелект

Работните натоварвания, свързани с обучението и извеждането на изводи от изкуствен интелект, могат да изискват системи с висока производителност, базирани на GPU и ускорители, които работят непрекъснато или в продължителни периоди. По-високата изчислителна плътност увеличава електрическото търсене на отделни стойки и зони за обработка на данни.

Развитие на хипермащабни кампуси

Операторите на хипермащабни центрове все по-често разработват големи кампуси с множество зони за обработка на данни и фазови планове за разширение. Вместо да проектират електрическата инфраструктура за една-единствена сграда, инженерите може да се наложи да планират значителна бъдеща мощност.

Стойки с висока плътност, базирани на GPU

Изчисленията с висока плътност променят профила на разпределение на енергията в сградата. Капацитетът на трансформаторите, конфигурацията на ИБП, разпределителните устройства, шинопроводите, системите за охлаждане и разпределението на енергията по-нататък трябва да се разглеждат като интегрирана система.

Товар от системи за охлаждане и механични инсталации

Електрическата консумация не се ограничава само до ИТ оборудването. Хладилни агрегати, помпи, охладителни кули, вентилатори, системи за обработка на въздух, инфраструктура за течностно охлаждане и друга механична техника могат да представляват значителна част от общото енергопотребление на сградата.

По-големи товари на сградата

Проектите за центрове за обработка на данни могат да варираат от сравнително малки обекти до комплекси с няколко сгради, изискващи десетки мегавата или повече. Това прави ранното планиране на електрическата мощност все по-важно.

Типичен път за разпределение на електроенергия в център за обработка на данни

Електроснабдителна мрежа → Подстанция → Прекъсвачи за средно напрежение → Разпределителен трансформатор → ИБП / РУ → ИТ товар

Типичен проект може да включва няколко трансформатора и разпределителни пътища, в зависимост от изискваното ниво на напрежение, архитектурата за резервиране, физическото разположение и връзката с електроснабдителната мрежа.

2. Как профилите на товарите в центровете за обработка на данни влияят върху избора на трансформатори

Центърът за обработка на данни има различен електрически профил на товара спрямо много обикновени търговски сгради.

Офисните сгради, търговските обекти и другите търговски имоти могат да изпитват значителни колебания между работните часове, уикендите и пиковите периоди. Центровете за обработка на данни, в сравнение с тях, обикновено са проектирани за непрекъснато функциониране, като критичните ИТ натоварвания работят през цялото денонощие.

Тази разлика влияе върху избора на трансформатори.

Фактор за оценка	Типичен търговски проект	Проект за център за обработка на данни
Профил на натоварването	По-променливо, с по-кратки пикови периоди	Високо и относително непрекъснато натоварване
Резервност	Често ограничено	Архитектури с резервност N+1, 2N или други
Енергийна ефективност	Важно	Има изключително голямо значение, тъй като оборудването работи непрекъснато
Наблюдение	Може да е опционално	Често се интегрира в управлението на активите
Разширяване	Обикновено специфично за проекта	Често се планира по етапи
Влияние на спирания	Зависещо от проекта	Потенциално значимо за критичните ИТ операции
Риск от доставка	Обикновено управляемо	Може да повлияе върху цялостното пускане в експлоатация на проекта

Непрекъснато натоварване

Трансформатор, захранващ дата център, може да работи при относително високо натоварване в продължение на дълги периоди. Затова топлинната производителност и загубите при натоварване стават важни проектирани аспекти.

Хармоници и нелинейни натоварвания

Современните дата центрове включват оборудване със силова електроника, като ИБП системи, захранващи блокове, честотни преобразуватели и други нелинейни натоварвания. Инженерите трябва да оценяват хармоничните токове и потенциалното им влияние върху загряването на трансформатора и производителността на системата.

Подходящият дизайн на трансформатора зависи от цялата електрическа система, а не само от спецификацията на отделно оборудване.

Атмосферни условия

Изборът на трансформатор трябва да взема предвид също дали оборудването се инсталира вътре в сграда, отвън, в електрическо помещение, в специализирана подстанция или като част от комплектно/предварително изработено решение.

Околна температура, вентилация, надморска височина, изисквания към корпуса, пожарни аспекти, достъп за поддръжка и наличното монтажно пространство могат всички да повлияят върху окончателната конфигурация.

3. Планиране на мощността: Избягване на недостатъчно мощни трансформатори

Планирането на мощността на трансформатора трябва да започне с пълната товарна мощност на обекта, а не просто чрез сумиране на номиналната мощност на сървърите.

Електрическата модел на център за обработка на данни може да изисква отчитане на:

• Товар от ИТ оборудване

• Товар от системи за охлаждане и механични инсталации

• Загуби в ИБП

• Загуби при разпределението на електроенергия

• Осветление и сградни услуги

• Помощни Системи

• Максимално диверсифицирана потребност

• Бъдещо разширяване

• Резервно оборудване

• Краткосрочни експлоатационни условия

Опростена връзка за планиране на капацитета може да се изрази като:

Необходима трансформаторна мощност ≈ Очаквана максимална диверсифицирана натовареност ÷ Целеви коефициент на натоварване

Целевият коефициент на натоварване не трябва да се счита за универсална стойност. Фактическото размеряване на трансформатора зависи от конструкцията на трансформатора, метода на охлаждане, околни условия, профила на натоварване, стратегията за резервиране, приложимите стандарти и инженерните изисквания, специфични за проекта.

Планиране за бъдещ ръст на натоварването

Един често срещан предизвикателство при планирането е разликата между първоначалната ИТ-натовареност и крайната планирана мощност на целия комплекс от центрове за обработка на данни.

Например, при един проект може да се включи в експлоатация само част от планираното съоръжение, като се запази място и електрическа инфраструктура за бъдещи зони за обработка на данни. В такава ситуация стратегията за трансформатори може да изисква балансиране на следните аспекти:

• Първоначална капиталистична стойност

• Използване на трансформатора

• Налично място за инсталиране

• Бъдещо разширяване

• Изисквания за резервиране

• Сложност при замяна или модернизиране

Модулното разполагане на трансформатори може да се счита, когато поетапното разширение е част от стратегията на проекта.

Важно: Окончателните размери на трансформатора трябва да бъдат определени от квалифицирани електроинженери въз основа на изследването на натоварването за проекта, координацията на защитата, приложимите електротехнически норми, изискванията на електроснабдителя и архитектурата на системата.

4. Надеждност и резервност: Защо един трансформатор обикновено не е достатъчен

За критичната инфраструктура на центровете за обработка на данни електрическата надеждност е системно равнище на разглеждане.

Единичната конфигурация на трансформатор може да не осигури необходимото ниво на непрекъснатост за обект с мисионна критичност. В зависимост от целевото ниво на достъпност и електрическата архитектура центровете за обработка на данни могат да използват конфигурации като N, N+1, 2N или 2N+1 .

Какво означават N, N+1 и 2N?

N
Монтираната мощност е достатъчна, за да поддържа изискваното натоварване при нормални експлоатационни условия.

N+1
Предоставя се един допълнителен резервен компонент, за да може системата да продължи работа при недостъпност или повреда на един от компонентите.

2N
Проектирани са две независими системи, които осигуряват необходимата мощност, като едната цялостна система може да бъде недостъпна, без да се наруши зададената товарна способност.

2N+1
Системата комбинира два независими пътя за мощност с допълнителна резервност.

Подходящата архитектура зависи от експлоатационните изисквания на обекта, толерантността към рискове, наличното пространство, бюджета, конфигурацията на електроснабдяването и приложимите стандарти.

Съображения относно резервност на трансформаторите

Проектите за центрове за обработка на данни могат да предвидят:

• Няколко трансформатора

• Два независими електрозахранващи входа

• Независими разпределителни пътища за средно напрежение

• Резервни трансформатори

• Отделни системи за непрекъснато захранване (UPS)

• Заобикалящи схеми

• Изолация за поддръжка

• Стратегията за резервен трансформатор

• Физическо разделяне на резервни системи

Резервността на трансформаторите трябва да се разглежда заедно с превключвателното оборудване, защитните устройства, системите за непрекъснато захранване (UPS), генераторите, шинопроводите и разпределението надолу по веригата, а не като изолирано решение за оборудване.

---

5. Ефективността има значение при непрекъснато използване 24/7

Енергийната ефективност става все по-важна, когато трансформаторите работят непрекъснато.

Загубите в трансформаторите обикновено се делят на загуби при холост ход и загуби при товар .

Загуби при холост ход

Загубите в сърцевината възникват всеки път, когато трансформаторът е под напрежение, дори когато работи при товар по-малък от номиналния. В дата център, който е постоянно под напрежение, тези загуби могат да се натрупат в продължение на много години.

Загуби при товар

Загубите при товар нарастват с увеличаване на товара върху трансформатора и са свързани предимно с омическото съпротивление на намотките и други ефекти, зависещи от товара.

Следователно за обект с високо ниво на използване инженерите трябва да вземат предвид общата стойност на притежанието, а не само първоначалната покупна цена на трансформатора.

Факторите могат да включват:

• Стоимост на закупуване

• Загуби при холост ход

• Загуби при товар

• Очакван профил на товар

• Срок на служба

• Изисквания за поддръжка

• Изискване за охлаждане

• Разходи за заместване

• Разходи за енергия

За приложения, при които ниското енергийно потребление през целия жизнен цикъл е приоритет, инженерите могат също така да сравняват различни материали за сърцевини и технологии на трансформатори.

Свързани материали: [Трансформатори за разпределение с аморфна сърцевина срещу трансформатори за разпределение с ориентирана електротехническа стомана (CRGO)]

6. Интелигентен мониторинг и предиктивно поддръжка

Непрекъснатото наблюдение може да помогне на операторите на центровете за обработка на данни да разберат работните условия на трансформаторите и да подпомогнат планираното техническо обслужване.

В зависимост от типа трансформатор и изискванията на проекта, системите за наблюдение могат да включват:

• Температура на горната част на маслото

• Температура на намотката

• Ток на натоварване

• Натоварване на трансформатора

• Ниво на маслото

• Налягане на маслото

• Състояние на системата за охлаждане

• Аварийни състояния

• Отдалечено наблюдение

• Комуникация с BMS или SCADA системи

За трансформаторите, пълни с масло, наблюдението на температурата и параметрите, свързани с маслото, може да предостави полезна информация за работните условия. За сухите трансформатори наблюдението на температурата и състоянието на охлаждането може да е особено важно.

Наблюдението подпомага планирането на техническото обслужване

Наблюдението не елиминира повредите на трансформаторите. Вместо това то осигурява работни данни, които могат да помогнат на екипите за техническо обслужване да идентифицират аномални условия, да определят приоритетите за поддръжка и да реагират на аварийни сигнали.

За големи обекти интегрирането на информацията за трансформаторите с BMS, SCADA или платформа за управление на електрическите активи може да осигури по-широк поглед върху електроенергийната инфраструктура на обекта.

Конфигурацията за наблюдение трябва да се избира според типа трансформатор, неговата критичност, приложимите стандарти и експлоатационните изисквания на собственика.

7. Закупуване и планиране на водещото време

Закупуването на трансформатори може да стане важна част от критичния път на проекта за дата център.

Големите или персонализирани трансформатори често изискват инженерен преглед, закупуване на материали, производство, фабрични изпитания, инспекция, транспортиране и монтаж на място. Късно променено напрежение, мощност, импеданс, конфигурация на връзката или изисквания към корпуса може да повлияе на производствения график.

Поради тази причина спецификациите за трансформаторите трябва да бъдат разработени още в началото на проекта.

Основна информация, която трябва да се потвърди преди поръчка

Екипите по проекта трябва да определят:

• Първично напрежение

• Вторично напрежение

• Номинална мощност

• Честота

• Тип трансформатор

• Метод за охлаждане

• Импеданс

• Група за свързване

• Среда за инсталиране

• Вътрешно или външно приложение

• Изисквания за ефективност

• Изисквания за мониторинг

• Приложими стандарти

• Изисквания за сертифициране

• Изисквана дата на доставка

• Ограничения за площадката и транспортирането

Сътрудничество с производителя от ранен етап

Ранната техническа комуникация между изпълнителния подизпълнител (EPC), електроинженера, производителя на трансформатори и собственика на проекта може да помогне за намаляване на промените в спецификациите по-късно в процеса на набавяне.

За персонализирани проекти на центрове за обработка на данни производителите трябва да се оценяват също така и по следните критерии:

• Инженерни възможности

• Производствен капацитет

• Контрол на качеството

• Възможности за фабрични изпитвания

• Възможност за Персонализация

• Планиране на доставката

• Техническа документация

• Поддръжка след продажбата

• Резервни части и поддръжка

8. Как да определите разпределителен трансформатор за център за обработка на данни

Спецификацията за трансформатор за център за обработка на данни трябва да предоставя достатъчно информация, за да могат производителят и инженерният екип да оценят пълното приложение.

Контролен списък за спецификация на трансформатор за център за обработка на данни

Спецификация	Информация за дефиниране
Първично напрежение	Напрежение на електроустановката / средно напрежение
Вторично напрежение	Изисквано изходно напрежение
Номинална мощност	кВА или МВА
Честота	50 Hz / 60 Hz
Тип трансформатор	Сух тип или с маслено охлаждане
Хладна	Приложима конфигурация за охлаждане
Инсталация	Вътрешни / външни
Импеданс	Изискване, специфично за проекта
Група за свързване	Изисквана векторна / свързваща конфигурация
НАТОВАРВАНЕ	Нормална и очаквана максимална натовареност
Резервност	N, N+1, 2N или друга архитектура
Хармоници	Разглеждане на нелинейни натоварвания
Ефективност	Приложими изисквания за ефективност
Наблюдение	Температура, ток, масло и други параметри
Стандарти	Приложими местни и международни стандарти
Сертификация	Изисквания за проекта и пазара
Доставка	Изискван график за производство и доставка

Тази информация дава на производителя на трансформатори по-ясно разбиране на електрическите и механическите изисквания преди започване на подробното инженерно проектиране.

---

Избор на производител на трансформатори за проекти на центрове за обработка на данни

Растящата плътност на мощността в съвременните центрове за обработка на данни означава, че изборът на трансформатори трябва да се разглежда като част от общата стратегия за електрическата инфраструктура.

Подходящ производител на разпределителни трансформатори трябва да може да осигурява повече от стандартното продуктно доставяне. Проектите за центрове за обработка на данни може да изискват персонализирани напрежения, капацитети, стойности на импеданс, конфигурации за охлаждане, системи за мониторинг, подредби за монтаж и графици за доставка.

Динсин Електрик е производител на трансформатори и предварително сглобени трансформаторни подстанции, който предоставя персонализирано електрооборудване за проекти в областта на разпределението на електроенергия и инфраструктурата. Нашата продуктовата линейка включва разпределителни трансформатори, силови трансформатори, трансформатори в наземни кабини, сухи трансформатори, трансформатори с маслено охлаждане и предварително изработени подстанции .

За проекти със специфични електрически, екологични, монтажни или капацитетни изисквания Dingxin може да сътрудничи с проектните екипи, за да разработи конфигурация на трансформатор, базирана на реалното приложение, а не само върху стандартна продуктова спецификация.

Често задавани въпроси

Какъв тип трансформатор се използва в център за обработка на данни?

Центровете за обработка на данни могат да използват различни конфигурации на трансформатори в зависимост от връзката с електрическата мрежа, нивата на напрежение, архитектурата на сградата, изискванията за резервно захранване и условията за монтаж. Често използваните решения включват разпределителни трансформатори със сухо и маслено охлаждане, трансформатори за средно напрежение и трансформатори, интегрирани в комплектни или предварително изработени подстанции.

Как се изчислява капацитетът на трансформатор за център за обработка на данни?

Капацитетът на трансформатора трябва да се основава на очакваната максимална диверсифицирана натовареност на обекта, включително ИТ оборудване, охлаждане, загуби в ИБП, допълнителни системи и бъдещо разширение. В инженерния анализ също трябва да се включат резервното захранване и целевото натоварване на трансформатора.

Дали трансформаторите за центрове за обработка на данни трябва да имат резервно захранване?

Не всеки обект използва една и съща архитектура за резервно захранване. Критичните центрове за обработка на данни могат да използват конфигурации N+1, 2N или други, в зависимост от изискванията за наличност и общия проект на електрическата система.

Дали сухите или маслените трансформатори са по-подходящи за центрове за обработка на данни?

Нито един от двата типа не е универсално подходящ за всеки център за обработка на данни. Сухите трансформатори могат да са подходящи за определени вътрешни приложения, докато маслените трансформатори могат да предложат предимства за конкретни външни, енергийни или висококапацитетни приложения. Изборът трябва да взема предвид капацитета, средата на инсталиране, изискванията за пожарна безопасност, ефективността, поддръжката и проектните стандарти.

Може ли Динсин да персонализира трансформатори за центрове за обработка на данни?

Да. Динсин поддържа персонализирани решения за трансформатори и предварително изработени подстанции, базирани на проектно-специфичните електрически и монтажни изисквания. Персонализацията може да включва параметри като напрежение, мощност, импеданс, конфигурация, охлаждане, корпус, наблюдение и други инженерни изисквания.

Планирате ли електроенергиен проект за център за обработка на данни?

Електрическата инфраструктура на центъра за обработка на данни изисква внимателно планиране на мощност, резервност, ефективност, наблюдение, персонализация и графици за доставка .

Ако разработвате нов център за обработка на данни, разширявате съществуващ обект или планирате система за разпределение на средно напрежение, Електрически Динсин може да предостави персонализирани решения за трансформатори и предварително изработени подстанции, базирани на изискванията на вашия проект.

Свържете се с инженерния екип на Динсин, за да обсъдите изискванията си относно мощност, напрежение, конфигурация, ефективност, наблюдение и доставка на трансформаторите.